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第07章电磁场和电磁波
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§7-1 位移电流 麦克斯韦方程组
§7-2 平面电磁波
§7-3 电磁波能量和动量
§7-4 电磁波辐射
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§7-4 电磁波的辐射
(radiation of electromanetic wave)
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1）高频振荡；2）开放电路
产生电磁波的条件
从LC振荡电路到电偶极振子
1. 电磁波的辐射
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电偶极辐射
l
q
－q
i
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（1）kr>>1(远区）：
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1）偶极振子远区的E和B是同频率同位相的球面波
3）电场、磁场、传播方向两两相互垂直，且满足
2）波速：
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（2）kr<<1(近区）：
——与静电场表达式一致
——与恒定电流的磁场表达式一致
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电磁辐射
什么是辐射？
• 电磁波从波源出发，以有限速度在媒质中向四面八方传播，一部分电
磁波能量脱离波源而单独在空间波动，不再返回波源，这种现象称为辐射。
研究内容：
• 辐射是有方向性的，希望在给定的方向产生指定的场。
• 辐射过程是能量的传播过程，要考虑天线发射和接收信号的能力。
• 研究辐射的方向性和能量传播的前提是掌握辐射电磁场的特性。
• 辐射的波源是天线、天线阵。发射天线和接收天线是互易的。天线的几何形状、尺寸 是多样的，单元偶极子天线（电偶极子天线和磁偶极子天线）是天线的基本单元，也是最简单的天线。
工程上的实际天线
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电偶极子的辐射
一、天线的形成
以平行板电容器和长直载流螺线管为例可知
即增加电容器极板间距d，缩小极板面积S，减少线圈数n，就可达到上述目的，具体方式如图所示。
可见，开放的LC电路就是大家熟悉的天线！当有电荷（或电流）在天线中振荡时，就激发出变化的电磁场在空中传播。
电偶极子天线的形成的演示
从LC电路的振荡频率                  式可知，要提高振荡频率、开放电路，就必须降低电路中的电容值和电感值。
二. 电磁辐射的过程
当电偶极子p=qd 以简谐方式振荡时向外辐射电磁波
电偶极子天线
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右图是 E 线分别在

的场图
一个电偶极子在不同时刻的E线分布
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某一瞬间 E 线与 H 线在空间的分布

时单元偶极子天线E
线与H线分布
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细线天线和天线阵
1. 细线天线
直线对称振子是一种细线天线,它是指线的横截面尺寸远比波长小，它的长度 l 与波长l在同一数量级( )上,流经它的上面的电流 i不再等幅同相。设振子上的电流为正弦分布i=i(z,t)。
与前面相类似地分析方法，可以得到辐射电场为
特点： • 球面波；
• 有方向性。其E平面方向因子为
直线对称振子
开路传输线张开成对称振子
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2. 天线阵：
为了削弱天线的方向性，增加辐射能量，用一组或阵列天线来代替单一天线， 以构成天线阵。
细线天线的E平面方向图
中不仅与 有关，还与半波天线长度 有关。图中给出四种天线长度的 E 平面方向图。
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